دانلود مقاله دینامیکی و وابستگی


Widget not in any sidebars

اضافه فشار، فشاریست که به علت انفجار به فشار محیط اضافه می‌شود. هنگامی‌که اضافه فشار ناشی از انفجار در حال کاهش به سمت صفر است درست در لحظه‌ای که وارد فاز منفی می‌شود فشار به یکباره کمی‌افزایش می‌یابد، این به دلیل است که موج قوی از سمت انفجار می‌رسد که فشار را افزایش می‌دهد. با برگشت موج ضعیف شده به سمت انفجار از فشار کاسته شده و دوباره به سمت صفر پیش می‌رود، دوباره با رسیدن موج از سمت انفجار به طور ناگهانی فشار کمی‌افزایش می‌یابد ولی این بار کمتر از مرحله قبل. به نمودار تغییرات فشار در این پروسه که ذکر شد نمودار فشار دینامیکی گویند .فشار دینامیکی همواره مثبت باقی می‌ماند، زیرا ماهیت انرژی جنبشی دارد و از توان دوم سرعت باد بدست می‌آید.
شکل 2-1 تغییرات اضافه فشار و فشار دینامیکی در زمان را نشان می‌دهد. نمودار تاریخچه زمانی فشار رسم شده در زیر برای نقاطی که به محل انفجار نزدیک نیستند صادق است. مقادیر نمودار تاریخچه زمانی فشار به اندازه مواد منفجره و موقعیت آن بستگی دارد. برای مثال حداکثر فشار با افزایش فاصله کاهش می‌یابد و زمان فاز مثبت با افزایش فاصله از محل انفجار افزایش می‌یابد. اما ضربه هر دو این موارد برابر است. از همین نتیجه استفاده می‌شود تا قانون مقیاس که توسط هاپکینگسونمطرح شد به وجود آید. این قانون بیان می‌کند که مواد منفجره با وزن‌های متفاوت و فواصل مختلف می‌توانند اثر یکسانی داشته باشند به شرطی که فاصله مقیاس آن‌ها برابر باشد.
(2-1)
در رابطه (2-1) Z فاصله مقیاس و R فاصله از محل انفجار به متر است. W وزن معادل ماده منفجره به TNT به کیلوگرم می‌باشد. چندین روش برای بیان وزن TNT معادل وجود دارد، ولی ساده‌ترین آن‌ها به صورت نسبت انرژی ویژه جرمی‌مواد منفجره واقعی به انرژی ویژه جرمی‌TNT می‌باشد. انرژی ویژه جرمی TNT برابر ۶۷۰۰ کیلوژول بر کیلوگرم می‌باشد[7].
شکل 2-1: منحنی اضافه فشار و فشار دینامیکی[8]
جبهه موج در مسیر خود ممکن است به سطحی برخورد کند و موج انفجار بازتاب شود، موج بازتاب شده با سرعت بیشتری نسبت به موج اولیه (موج برخوردی) حرکت می‌کند، این بدان علت است که موج برخوردی پس از اصابت به سطح فشرده تر شده و داغ‌تر می‌شود در نتیجه می‌توان گفت انرژی‌اش بیشتر شده و این انرژی به صورت انرژی جنبشی به محیط باز می‌گردد، در نتیجه موج بازتاب شده سرعت بیشتری نسبت به موج برخوردی داشته باشد[5]. موج بازتاب شده پتانسیل آن را دارد که با موج برخوردی یکی شود و موجی به نام موج ماخ را بسازند. این موج جدید فشار حداکثر بیشتری نسبت به دو موج برخوردی و موج بازتاب شده دارد.شکل 2-2 این فرایند را نشان می‌دهد.
شکل 2-2: انفجار در هوای غیر محصور و نحوی تشکیل موج ماخ [9]
فشار حداکثر، تابع میزان مواد منفجره و توان سوم فاصله است برای یک خطر انفجاری که بر حسب وزن ماده منفجره و فاصله بیان می‌شود، فشار حداکثر برخوردی و انعکاس یافته موج ضربه‌ای و سایر پارامترها مثل مقدار ضربه برخوردی و انعکاس یافته، سرعت ضربه و زمان رسیدن موج را می‌توان از چارت‌هایی که توسط ارتش آمریکا تهیه شده است استخراج کرد (این نمودارها به نمودار اسپاگتی نیز مرسوم‌اند). شکل 2-3 یک نمونه از این نمودارها را برای انفجار در فضای باز نشان می‌دهد.
شکل 2-3: پارامترهای انفجار در هوای آزاد در سطح دریا[10]
حرکت موج انفجار در محیط سیال یک پروسه غیرخطی است و اندرکنش موج با سازه یک مسئله پیچیده می‌باشد. پس از اصابت موج انفجار به سازه فشار و ضربه وارده تشدید می‌گردد. مقدار تشدید رخ داده وابستگی زیادی به حداکثر اضافه فشار موج انفجار برخوردی و جهت‌گیری سازه در مقابل موج انفجار دارد. Error! Reference source not found. بازتاب موج انفجار برخورد کرده به سازه را نشان می‌دهد. همچنین اثر تسطیح باعث کاهش فشار بازتابی در نواحی گوشه سازه می‌شود. هنگامی که این اثر رخ می‌دهد، فشار بازتابی به دنبال افت و تسکین به سمت گوشه‌ها پیش می‌رود. همان طور که از شکل پیداست فشار در نقطه B به دلیل نزدیک بودن به لبه‌ها سریع‌تر از نقطه A پراکنده می‌شود. زمان لازم برای نقطه مورد نظر تا تحت اثر تسطیح در لبه‌ها پراکنده شود طبق رابطه (2-2) محاسبه می‌گردد[9].
(2-2)

که در آن tc ‌زمان بر حسب ثانیه، Sx فاصله از نزدیک‌ترین لبه بر حسب متر وUs ‌ سرعت موج انفجار بر حسب متر بر ثانیه است.
شکل 2-4: بازتاب موج انفجار وارد شده به سازه
پارامترهای جبهه موج انفجار از اهمیت ویژه‌ای برخورداراند. رانکینحل تحلیلی این پارامترها‌ را برای توصیف شوک‌ انفجار ابتدا برای گاز ایده‌آل بیان‌کردند. این معادلات برای سرعت جبهه موج انفجار Us و ماکزیمم فشار دینامیکی qS به صورت زیر بیان می‌شود[11].
(2-3)
در زابطه (2-3) PS اضافه فشار استاتیکی و P0 فشار اتمسفر و a0 سرعت صوت در هوا در فشار اتمسفر می‌باشد.
براد در سال 1955 برای محاسبه اضافه فشار روابط زیر را ارائه کرد[12] :
(2-4)

Share this post

Post navigation

You might be interested in...